De todos os equipamentos de rede, o roteador é o que menos mudou. Ele lê o destino, consulta uma tabela, escolhe o next hop (o próximo salto), encaminha, decrementa o e repete. Onde isso acontece, com que velocidade e quem fabrica o equipamento, tudo isso já foi refeito várias vezes; a função em si não saiu do lugar.

1969: o gateway antes de ter esse nome

A primeira geração do que hoje chamamos de roteador foram os Interface Message Processors (IMPs), que a BBN construiu para a e entregou a partir de 1969. Cada era um minicomputador Honeywell rodando um software de cerca de seis mil palavras de memória, que monitorava o estado da rede além de encaminhar o tráfego, e cada um custava por volta de 82.200 dólares. Vale comparar esse valor com o preço de um roteador doméstico hoje.

O IMP encaminhava o tráfego dentro de uma única rede. O que ainda não existia era um equipamento capaz de encaminhar entre redes de projetos diferentes, e é exatamente isso que define um roteador. Foi também por isso que o primeiro nome usado foi gateway.

1975 a 1976: o primeiro roteador IP de verdade e o nome que ninguém conhece

Dentro do projeto de internetworking (a interconexão de redes) da DARPA, Virginia Strazisar, da BBN, escreveu o primeiro roteador IP de verdade, que na época se chamava gateway, implementando os novos protocolos . No fim de 1976, três roteadores baseados no PDP-11 já estavam rodando no protótipo experimental da internet.

É daí que vem o equipamento que a indústria inteira vende, e quase ninguém conhece esse nome. Compare com o artigo anterior desta série: o problema dos loops, cuja solução permite que uma rede com bridges sobreviva, foi resolvido por , e o primeiro roteador de interconexão de redes foi escrito por Virginia Strazisar. Os dois mecanismos que estão na base das camadas 2 e 3 foram criados por mulheres cujo nome a maioria dos profissionais não sabe dizer, enquanto as empresas que comercializaram o trabalho delas são conhecidas por todo mundo. Isso diz algo sobre quem leva o crédito, e não sobre engenharia, e vale dizer uma vez, com todas as letras, num catálogo que cita pessoas pelo nome.

A demonstração de 1977, com quatro redes interligadas (ARPANET, SATNET, e packet radio, a rede de rádio por pacotes), foi o que esse trabalho tornou possível, e foi nesse momento que a interconexão de redes deixou de ser só uma proposta.

1981: inventado duas vezes, de forma independente, no mesmo ano

Os primeiros roteadores multiprotocolo foram criados em 1981, de forma independente, por William Yeager, em Stanford, e por Noel Chiappa, no MIT. Os dois rodavam em PDP-11, e nenhum dos dois sabia o que o outro estava fazendo.

É a terceira vez que uma invenção simultânea e independente aparece neste catálogo. Antes, Baran e Davies chegaram cada um por conta própria à comutação de pacotes (packet switching), e Liskov e Oki chegaram à view-stamped replication na mesma época do . O padrão se repete o bastante para merecer um nome: quando as restrições são as mesmas e as ferramentas também, a resposta aparece para várias pessoas ao mesmo tempo, e a briga sobre quem chegou primeiro costuma ser menos interessante do que o fato de que o problema tinha passado a ter solução.

Ser multiprotocolo fazia diferença porque o mundo ainda não era todo IP. Um campus rodava , , IP, o IPX da Novell e os protocolos da Xerox, tudo ao mesmo tempo, e um equipamento que falasse só um deles não servia para nada. Os roteadores modernos, que tratam IPv4 e IPv6, também são multiprotocolo, tecnicamente, mas fazem algo bem mais simples do que aquelas máquinas faziam.

1984: a caixa azul que virou empresa

Em Stanford, Leonard Bosack cuidava dos computadores do departamento de ciência da computação, e Sandy Lerner, dos computadores da escola de pós-graduação em negócios. Os dois eram casados, e os computadores da universidade não conversavam entre si. A caixa azul (a blue box) montada para interligar as redes do campus, rodando um software escrito originalmente por Yeager, funcionou, e funcionou também em outras universidades.

Bosack e Lerner licenciaram o software de Yeager, melhoraram o código e fundaram a Cisco em 1984; o nome veio de San Francisco. A empresa que ia definir a área de redes por quarenta anos começou com dois funcionários de universidade vendendo um software que um colega tinha escrito para resolver um problema do próprio campus.

A BBN, que tinha construído os IMPs e onde Strazisar trabalhava, também fabricou roteadores nos primeiros anos e começou com todas as vantagens possíveis. Mesmo assim, concorrentes mais ágeis passaram à frente dela. É a mesma lição que o verbete da própria BBN neste catálogo traz: quem inventa uma coisa muitas vezes não é quem a vende, e uma empresa contratada para fazer pesquisa e uma empresa de produtos são organizações de natureza diferente, que funcionam em ritmos diferentes.

Como o roteador evoluiu

  • Forwarding em software, sobre hardware de uso geral, de 1969 até o início dos anos 1990. O encaminhamento de cada pacote passava pelo processador.
  • Forwarding em hardware, a partir de meados dos anos 1990. Circuitos dedicados, os ASICs, fazendo o lookup em line rate (na velocidade máxima da interface), porque o software não conseguia acompanhar a fibra.
  • Switching de camada 3, no fim dos anos 1990. A mesma função de novo, agora num chassi de switch, o que acabou com a história conveniente, contada pela própria indústria, de que o roteamento era lento por natureza e o switching, rápido por natureza.
  • Merchant silicon (chips de mercado), a partir dos anos 2000. Chips de forwarding comprados de um punhado de fornecedores, em vez de projetados pelo próprio fabricante, o que fez da diferenciação uma questão de software.
  • Desagregação, a partir dos anos 2010. O control plane (plano de controle) separado do forwarding plane (plano de encaminhamento); o sistema operacional de rede vendido à parte do hardware; roteadores em software, rodando em servidores comuns, movendo tráfego em velocidades que uma década antes exigiriam um chassi.
  • O roteador de nuvem, que é uma tabela de roteamento que você configura por uma interface e nunca vê, rodando no hardware de terceiros.

As profissões e as práticas

Foi o roteador que transformou o engenheiro de redes numa profissão própria, e durante duas décadas as trilhas de certificação que definiam essa profissão foram construídas em torno dele. Junto com ele veio todo um vocabulário de trabalho: o projeto de protocolos de roteamento; a convergência, medida em segundos, e segundos que fazem diferença; a sumarização de rotas; o traceroute como reflexo de diagnóstico; e um fato da operação que nunca deixa de valer: a decisão de um roteador é local. Ele conhece o next hop, não o caminho inteiro, e é por isso que as falhas de roteamento são tantas vezes assimétricas e tão difíceis de enxergar a partir de uma ponta só.

O roteador também deu origem à dependência mais importante, e menos declarada, de toda a indústria. O Border Gateway Protocol () mantém a internet inteira de pé sobre uma base de intenções anunciadas e filtros manuais, e todo grande incidente de roteamento desde então conta a mesma história: alguém anunciou o que não devia, e uma parte grande o bastante da internet acreditou.

As empresas

No começo, o mercado era da BBN, da Proteon (cujo p4200, de 1986, rodava o código de Chiappa, e de onde saiu o ), da Wellfleet e da Cisco. A consolidação eliminou quase todas: a Wellfleet se fundiu com a SynOptics para formar a Bay Networks, que a Nortel comprou; a Proteon deixou de existir; e a Cisco ficou com o mercado.

Hoje o mercado é da Cisco, da Juniper (agora dentro da HPE), da Arista, da Nokia, da Huawei, da MikroTik, no segmento de entrada, e dos sistemas operacionais de rede abertos. E há os maiores operadores de todos, os provedores de nuvem e as redes de conteúdo, que constroem os próprios roteadores e publicam artigos técnicos sobre eles, em vez de vendê-los.

O que vem pela frente

O forwarding está voltando a ser software. Kernel bypass (processar os pacotes sem passar pelo kernel), data planes (planos de dados) programáveis e eBPF trouxeram o tratamento de pacotes de volta para processadores de uso geral, em velocidades que tornam o hardware dedicado opcional em muitas funções. A roda deu uma volta completa.

O control plane está se separando da caixa. O cálculo centralizado de caminhos, seja com o nome de software-defined networking, seja com o de segment routing, tira a decisão do equipamento que a executa. Isso muda mais o lugar onde fica o risco operacional do que aquilo que a rede faz.

O roteamento está virando serviço. Na maioria das organizações, o roteamento que interessa hoje acontece dentro de um provedor de nuvem ou num overlay de (software-defined wide area network), configurado por uma interface, e o equipamento físico fica reduzido a transporte.

E o núcleo continua engessado. O roteamento entre domínios ainda depende de um protocolo projetado quando todos os operadores se conheciam, e toda proposta para protegê-lo de verdade esbarrou no mesmo fato: ninguém, sozinho, consegue obrigar o resto da internet a adotar coisa alguma. O equipamento foi refeito quatro vezes; o acordo entre os equipamentos quase não mudou.

Fontes